《涂装旋杯技术》PPT课件.ppt

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1、,ESTA 自动喷涂原理,喷涂参数对于喷涂的作用和影响,雾化效果,喷涂效果,-,.,漆料的物料性能,喷涂参数,油漆喷涂工艺喷杯结构涂料的量成形空气的量,旋杯转速喷涂距离高压,漆料的粘度固体含量溶剂类型数量密度表面张力基料体系,漆粒性能：大小速度运行轨迹漆粒喷出时的停留时间,色彩色调流平性面漆结构膜厚,ESTA 喷涂原理,1.概述,回流,涂料输送装置,阀门,成形空气,电机气流,回流阀门,ESTA 喷涂原理,1.概述 ESTA 静电喷涂的整个工艺可以划分为四大部分：漆料的雾化 静电的加压 将雾化后的漆粒从雾化装置喷射到被涂物体，成膜,ESTA 喷涂原理,1 旋转式喷杯喷涂示意图,漆液的机械雾化 静

2、电加压使漆粒带电与静电雾化 将雾化的漆粒喷射到被涂物上 成膜,ESTA 喷涂原理,2.雾化工艺2.1.影响参数 雾化旨在扩大液体所能覆盖的表面积。雾化属于物理作用方面的操作，效果的评定主要取决于雾化后油漆覆盖面积的大小与涂装质量。旋转式雾化装置，涂料首先被运送至喷杯内壁，然后借助旋转所产生的 离心力将涂料传输至喷口位置，雾化过程仅仅是通过机械作用力（离心力、空 气动力）来实现的。FZ=m w2 R=m(2 p n)2 Rm Masse;R Radius;n Glockendrehzahl;Lackdichte;Wineklbeschleunigung,ESTA 喷涂原理,2.雾化工艺,2.2.

3、旋转式喷杯的雾化原理：当喷杯的转速大于20000 min-1在高速旋转的情况下进行涂料的雾化处 理，此时漆粒不会有衰变现象出现。在对涂料进行线状雾化的过程中，会在喷杯的喷口处形成许多液态的线状 物质，这些液态物质又会通过线状分解或是喷射漆流的分解作用重新形成漆 粒。所形成的小漆粒又可以通过会聚形成大的漆滴。在喷杯转速不断增加的情况下，一般的线状雾化转化为片层状或涡轮状多 片式雾化，多片式雾化处理之后的漆粒不会有衰变，分布范围要比线状雾化 后的漆粒分布范围要宽的多。,雾化工艺 2.2.旋转式喷杯的雾化原理 采用旋转式喷杯的雾化喷涂装置，可以根据喷涂条件进行调节，以实现下 例各个离解机制:漆滴雾化

4、 线状分解 多片式雾化（片层状、涡流状）,ESTA 喷涂原理,Droplet formation with broad spectrum液滴形成光谱图,Atomisation at the bell edge 在杯的杯刃处雾化状态,Formation of droplets from filaments,narrow spectrum液滴形成丝状体的光谱图,Detachment of lamellas,broad spectrum簿片分离光谱,Paint flow increases from I to III漆滴扩散的三幅图,雾化与杯速.,旋 杯 结 构,旋杯雾化曲线：,ESTA 喷涂原理,

5、3.涂料加压机制 直接加压加压的电极即为旋杯的折角 间接加压加压的电极呈环状围绕在喷杯杯体外侧 直接加压 与间接加压，“涂料雾化”和“高压”这两个步骤实施的先后次序有所不同。如果设备采用的是间接加压，那么涂料必须先进行雾化，然后通过在电极上产生的静电高压使涂料带电。如果采用直接加压，那么涂料的雾化和加压过程都在喷杯的边缘位置上同步完成。一般来说，旋转式喷杯的高压上限为 100 KV,ESTA 喷涂原理,3.涂料加压机制,直接加压,间接加压,ESTA 喷涂原理,3.涂料加压机制旋转式喷杯喷涂示意图,喷杯,喷射漆流,包覆效应,工件,ESTA 喷涂原理,3.涂料加压机制 旋杯或极针接负极，被涂件接正

6、极，加电压后在旋杯（或极针）与被 涂件之间形成静电场，当电压足够高时，旋杯（或极针）附近区域的空气 产生强烈电晕放电，并使静电场形成气体电离区域。被雾化涂料在旋杯边缘或极针处接触带电，带电的漆滴经过气体电离 区时再次带电，同时被分裂成更细小的带电液滴，并在电场力的作用下向 正极的被涂件移动，最终涂覆在被涂件面上。如果静电压过高或喷涂距离过小，旋杯（或极针）与被涂件之间的空 气全部被击穿，此时即发生火花放电，将引起喷涂设备、有机溶剂燃烧、爆炸的不安全状态。,ESTA 喷涂原理,3.涂料加压机制 在静电磁场下，对漆粒有一个作用力，这个电场力的大小取决于电场 强度与漆粒上的电荷量。F=Q E E=V

7、/S 这一作用力的方向同电力线的方向相同，会在一定程度上加快漆粒的 运动速度。电压的升高会使产生的离流子增加，同时也会加强静电场的电场力，此时被涂物体表面部位的磁力线密度较高,尤其是在折角、边缘部位的锐角 处，会使得涂料的上漆率增加，从而导致此处涂层表面出现流挂、气泡、发花等缺陷。,静电场的电力线分布,ESTA 喷涂原理,涂料加压机制 间接加压 和直接加压的原理不同，对漆粒进行外部间接加压和对漆粒进行雾化处理，这 两个过程在时间和空间上有明显划分。在对漆料进行外部加压的过程中，会在外部加压电极之间形成电离区，基于离子的运动 性，它会和同性接地基质之间产生相互排斥作用，而和异性接地基质（车身）相

8、互吸引，这 样就形成了一股离子流，一些细小物质由于其本身体积较小，质量较轻，因而会精确的沿着 电力线移动。,ESTA 喷涂原理,涂料加压机制 静电电压与雾化 静电电压的上升，漆粒的平均粒径反而有所下降，造成这种现象的主 要原因，在于静电磁场的作用，导致漆粒表面张力有所降低。表面张力是影响旋转式雾化喷涂效果的一个重要因素，因此在大部分 性能参数恒定不变的情况下，表面张力的降低会直接导致漆粒直径大小的 降低。,ESTA 喷涂原理,4.漆粒的运行4.1.影响参数 外部作用力：质量惯性（离心力）电场产生的电力 重力（质量产生的重力）空气动力-成形空气-喷漆室内的空气流动（空气沉降速度）,ESTA 喷涂

9、原理,4.漆粒的运行4.1.影响参数 对漆膜的形成以及最终的喷涂效果产生一定影响，漆粒传递过程以及旋杯 结构对于以下几项性能参数有一定的影响和作用。漆粒的分离效果喷射漆流的膨胀程度漆粒在喷射流中的停顿时间雾化后漆粒中的成分分布涂料分离过程中漆粒相互撞击形成的脉冲喷涂有效系数喷射漆流的均匀程度 喷射漆流的速度 漆流的密度,ESTA 喷涂原理,4.漆粒的运行4.2.借助于空气流动传递漆粒 除电压值以外，成形空气也是影响漆流喷射形状以及漆粒运动速度的一 个主要参数，涡流的形状取决于空气压力的大小，成形空气的供给情况（空气配给环）以及喷杯的结构形状，对于漆粒的运行轨迹起着决定性的作 用。,ESTA 喷

10、涂原理,漆粒的运行4.3.借助于静电磁场的作用力传递漆粒 借助于静电磁场的作用力传送漆粒的过程中，漆粒不会沿着磁力线运动，这是因为喷杯高速旋转所产生的涡流及其本身的重力，以及喷杯内辐射状 离心漆粒所产生的离心力都会对漆粒的运行轨造成一定影响，当然，磁力 线本身对于漆粒达到油漆对象的 途径也有一定影响。,ESTA 喷涂原理,漆粒的运行4.4.漆粒的运行轨迹 喷杯和油漆对象之间会形成一个较大的涡流，在这个区域内漆粒会进 行单次或多次运动，同时会有一些漆粒从涡流中甩出，在涡流中还存在漆 流的回流，漆粒回流的程度会在电压被切断的瞬间急剧增大。,ESTA 喷涂原理,4.漆粒的运行4.4.漆粒的运行轨迹

11、Lit.:Scholz,T.;Experimentelle Untersuchungen zur Mehrphasenstrmung im Sprhkegel eines elektrostatisch untersttzten Hochrotationszerstubers;Fortschritt-Berichte VDI;Reihe 7 Strmungstechnik;Nr.346,喷射漆流分为二个主要的漆粒流：,径向漆粒流，以辐射状从喷杯中喷出圆锥形喷射流中轴向的回流漆粒流,ESTA 喷涂原理,4.漆粒的运行4.4.质量惯性与运动轨迹 漆粒会沿着电力线达到异性物质（接地基材），在此过程中

12、，由于漆 粒本身存在质量惯性，因此漆粒的实际运动轨迹和传递路径有少许偏差。由此，可能会在基材表面形成一些不规则的漆斑，或者在雾化装置或 自动运行设备上留下一些析出物质（如污物）。,ESTA 喷涂原理,漆粒在喷杯范围内的运行4.4.漆粒的运行轨迹 采用静电式旋杯喷涂设备进行油漆喷涂，涂层厚度呈辐射状分布，这里 所谓的辐射状，是指在静止状态下取得涂料的喷射形状，其涂层厚度由 四周向中心递减，涂层厚度分布不均匀，主要是由于雾化喷涂装置的结 构所造成的，但是通过加大成形空气的量，可以在一定的程度上缓和这 一现象。,ESTA 喷涂原理,粒径的分布 采用空气雾化装置进行油漆喷涂时，小颗粒漆粒容易随着物体表

13、面气流方 向的转换而变化运行方向，以至于可能无法准确达到被涂表面；而大颗粒漆粒由于其本身的质量较大，故不易偏离其运行轨道。（10 m漆粒到达被涂面约 10%,40 m 约80%.）采用静电旋杯进行油漆喷涂时相反，小颗粒漆粒由于其本身质量较轻，容易沿着磁力线到达被涂物体表面，而大颗粒漆粒容易在离心力作用下被甩出，成形空气和磁力还不足以使大颗粒的漆粒克服离心力作用，进而到达被涂物体表面。,ESTA 喷涂原理-5.粒径分布,BASFCoatings AG,ESTA,Pneumatic空气喷涂,Overspray 过喷涂,Effect pigments(for ex.Aluminium flakes)

14、效应颜料（铝粉）Pigments with low density 低的颜料密度Pigments with high density 高的颜料密度,空气雾化装置与旋转式雾化装置的区别,8,10,12,14,16,18,20,金属铝的颗粒含量,气压 5 bar 270 ml/min,气压 5 bar 540 ml/min,ESTA-HR 30000/min 100,ml/min,湿的样漆,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,1.概述在评价喷漆设备油漆喷射质量时，应注意以下几项性能参量:油漆漆粒大小及 分布均匀程度 喷漆过程中，喷杯圆锥雾粒的形状 喷射流中漆粒的速度及分布 喷杯圆锥内漆粒的速度 喷漆

15、时的油漆漆粒密度 漆粒在冲击油漆物体表面时的脉冲 油漆漆粒的动能 漆粒相互碰撞的频率,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,1.概述高速旋杯的漆粒运动速度,-1,0,1,2,3,4,5,6,7,-50,0,50,100,150,Spraymitte,Sprayrand,mm,m/s,漆粒运动的平均速度,漆粒在喷射漆流中的位置,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,1.概述,旋杯漆粒大小的分布,0,2,4,6,8,10,0,20,40,60,80,100,漆粒大小,总数,%,m,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,2.涂料流量对于喷涂效果的影响,m/s,mm,旋杯漆粒运动的速度,200,100,喷涂参数对

16、于喷涂效果的作用和影响,2.涂料流量对于喷涂效果的影响,mm,m,200,100,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,2.涂料流量对于喷涂效果的影响涂料流量的加倍会加重喷射漆流中央漆粒的回流现象，并使得漆粒回流的 区域范围有所扩大。在成形空气量的恒定不变情况下，喷射漆流的宽度会从240 mm扩大至280mm。（喷射距离为200mm）涂料流量的增大对于漆粒直径没有太大的影响，涂料流量的加倍只能使漆粒直径扩 大约1.52m,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,2.旋杯流量对于喷射漆流的影响增大涂料的流量，其主要表现为圆锥形喷射漆流的宽度增加，漆流的密度 增大（漆粒总数；漆粒流的密度），同时，产生的粗颗

17、粒的漆粒的比例也 会相对有所下降。将涂料的流量增大一倍，以上三种现象的划分比例为：漆粒的直径从38.5增大至40 m：占10 左右 喷射漆流的宽度从240扩大至约280mm：占40 左右 漆粒流的密度增大：占50 左右,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,3.成形空气对喷涂效果的影响,m,cm,蓝125,红100,绿70,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,3.成形空气对于喷涂效果的影响随着成形空气释放量的降低，圆锥形喷射漆流的宽度有所扩大。成形空气的量达到70 NI/min 时，喷射漆流的中心位置上的涂层厚度会较周围来得小，即 形成一个涂层凹陷，这一现象可以通过适当扩大漆流回流区域来抑止。随着成

18、形空气量的加大，喷射漆流中央部位上的涂层厚度会有明显的增加，这一现象可以通过减小漆粒回流来抑止。,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,4.电压高低对喷涂效果的影响,电压值为0 kv,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,4.电压高低对于喷涂效果的影响,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,4.电压高低对于喷涂效果的影响,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,4.旋杯电压值的高低对于喷涂效果的影响 如不对设备施加高压，则会在喷涂过程中导致巨大的漆流回流现象，油漆物体表面会因此出现明显的涡流。随着电压的逐步升高至40 kV，圆锥形喷射漆流的宽度会有明显增加。回流漆粒的数量也会有所减小，油漆物体表面的涡流现象也会

19、相应减轻。随着电压的进一步升高至80 kV，圆锥形喷射漆流的宽度会进一步扩大，但不如电压从0升至40 kV时，宽度增大来的明显，回流漆粒的数量也会进一步减小。,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,4.旋杯电压值的高低对于喷涂效果的影响,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,5.采用不同结构的喷杯，所形成的涂层厚度分布（理论状态下）,喷射漆流的中心对称轴,大号喷杯,涂层厚度,小号喷杯,在圆锥形喷射漆流中的位置,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,5.喷杯结构对于喷涂效果的作用和影响 综述,喷涂参数对于喷涂效果的作用和影响,6.色漆的色彩与色调空气喷枪与旋杯的区别 采用高速静电旋杯以及采用空气雾化喷枪喷涂

20、色漆（金属漆、珠光漆）两者的喷涂效果在色泽度、色彩度上都有明显的区别，用旋杯喷涂的金属 色漆，与空气喷涂的金属漆相比，其色泽较深，但色彩较鲜艳。造成空气喷枪和高速旋杯不同色彩喷涂效果的主要原因在于：金属漆漆膜中铝的含量 喷射漆流中铝的分布 铝片的表面覆盖能力 漆粒相互碰撞的脉冲（漆膜中铝的含量）铝粉在漆膜中的定向排列,油漆流量,空气流量,施工粘度,表面张力,漆液密度,影响因素变化率,漆雾粒子尺寸变化,喷嘴面积,减小,增大,空气喷涂参数与雾化关系图,旋杯喷涂参数与雾化关系图,表面张力,角速度,密度,杯直径,施工粘度,吐漆量,影响因素变化率,漆雾粒子尺寸变化,增大,减小,传统喷涂金属铝粉定向排列情

21、况：,静电喷涂金属铝粉定向排列情况：,高速旋杯自动静电喷涂特点：,成膜分布好，颜色均匀，质量稳定 涂着效率高(可大于90)节能降耗保护环境 迅速有效的颜色变换和涂料清除，生产效率高 能雾化喷涂粘度高固体分高油漆，低VOC,Drr ECOBell-M,picture from DRR Company,Ecobell“M”杯,传统 Eco bell 杯,cm,cm,喷射漆流的形状以及漆膜厚度的分布,film thickness m,film thickness m,Ecobell,Ecobell M,Slide from DRR Company,ESTA 喷涂原理,喷涂参数,汽车漆施工应用,旋杯应

22、用参数枪到被涂物距离 250350 mm(260-280mm较好,4300V/cm 产生火花放电)到被涂物的角度 90油漆的流量 50250 ml/min旋杯转速 2500050000r/min成形空气 50200 NL/MIN电压 50 90 KV.喷房条件 温度2028，湿度5575%，垂直风0.20.3m/s,旋杯转速：对漆液雾化粒径影响因素最大（雾化粒径大小是漆膜流平的 重要因素，雾化粒径小，漆膜平滑性好）。转速大，漆雾密度趋小，溶剂挥发加快，要酌情添加高沸点 溶剂。溶剂性漆，中涂与底色漆转速，一般控制在30000-35000 r/min;清漆转速，一般控制在35000-40000 r/min.,ESTA 应用参数,油漆流量：油漆流量对雾化粒径影响较小。但对漆膜厚度影响较大，底色漆要控制膜厚通常膜厚不要超过 25 m；清漆在不流挂前提下，可适当增加膜厚，以提高漆膜流平效果与丰满度。施工粘度：施工粘度对雾化粒径影响较小。粘度降低，漆膜趋簿，底色漆效果颜料，平行于底材排列倾向性加大。,金属底色漆的空气喷涂与ESTA喷涂膜厚比例：空气喷涂 一般在 30-40%ESTA 70-60%,